碳纖維材料的現實應用
碳纖維是50年代初應火箭、宇航及航空等尖端科學技術的需要而產生的。80年代初期,高性能及超高性能的碳纖維相繼出現,這在技術上是又一次飛躍,同時也標志著碳纖維的研究和生產已進入一個高級階段。
與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合,做成結構材料。碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料,其比強度、比模量綜合指標,在現有結構材料中是最高的。在剛度、重量、疲勞特性等有嚴格要求的領域,在要求高溫、化學穩(wěn)定性高的場合,碳纖維復合材料都頗具優(yōu)勢。碳纖維棒就是非常具有優(yōu)勢額材料。
最神奇的應用是采用長碳纖維制成的“納米繩”可以將“太空電梯”由理想變?yōu)楝F實,太空電梯將可以將乘客和各種貨物運送到空間軌道站上,也可以用這種“納米繩”將太空中發(fā)射平臺與地面固定在一起,在這樣的發(fā)射平臺上發(fā)射人造衛(wèi)星和太空探測器就可以大大降低發(fā)射成本。
隨后,碳纖維板材在生產生活各個領域得到廣泛運用。
據有關資料介紹,從碳素材料的化學性質分析,在≤250℃環(huán)境下,碳素材料既沒有明顯的氧化發(fā)生,也沒有生成碳化物和層間化合物生成。由于碳素材料具有氣孔結構,因此氣孔率高達25%左右,在加熱過程易產生吸附氣體脫氣情況,這樣的過程更有利于我們穩(wěn)定電氣性能和在電熱領域的應用。根據表現工藝的不同,主要有碳纖維棒和碳纖維板材的形式。
宇航工業(yè) 用作導彈防熱及結構材料如火箭噴管、鼻錐、大面積防熱層;衛(wèi)星構架、天線、太陽能翼片底板、衛(wèi)星-火箭結合部件;航天飛機機頭,機翼前緣和艙門等制件;哈勃太空望遠鏡的測量構架,太陽能電池板和無線電天線。
航空工業(yè) 用作主承力結構材料,如主翼、尾翼和機體;次承力構件,如方向舵、起落架、副翼、擾流板、發(fā)動機艙、整流罩及座板等,此外還有C/C剎車片。
交通運輸 用作汽車傳動軸、板簧、構架和剎車片等制件;船舶和海洋工程用作制造漁船、魚雷快艇、快艇和巡邏艇,以及賽艇的桅桿、航桿、殼體及劃水漿;海底電纜、潛水艇、雷達罩、深海油田的升降器和管道。
與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合,做成結構材料。碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料,其比強度、比模量綜合指標,在現有結構材料中是最高的。在剛度、重量、疲勞特性等有嚴格要求的領域,在要求高溫、化學穩(wěn)定性高的場合,碳纖維復合材料都頗具優(yōu)勢。碳纖維棒就是非常具有優(yōu)勢額材料。
最神奇的應用是采用長碳纖維制成的“納米繩”可以將“太空電梯”由理想變?yōu)楝F實,太空電梯將可以將乘客和各種貨物運送到空間軌道站上,也可以用這種“納米繩”將太空中發(fā)射平臺與地面固定在一起,在這樣的發(fā)射平臺上發(fā)射人造衛(wèi)星和太空探測器就可以大大降低發(fā)射成本。